DE1648037C - Flowmeter for liquids and gases - Google Patents

Description

pie Erfindung betrifft einen Strömungsmesser für Flüssigkeiten und Oase, insbesondere zur Messung von kleinen Durchflußgeschwindigkeiten und -men« gen, bestehend aus einem mit Ringkanal versehenen Gohlluse, einem etwa tangential zum Ringkanal ge- s richteton Einlaß, einem Auslaß, einem dem Rlngquerschnitt angepaßten, frei beweglichen kugelförmigen Umlaufkörper und einem die UmlUufe des Umlaufkörpers erfassenden Detektor,pie invention relates to a flow meter for liquids and oasis, in particular for measurement of small flow rates and quantities, consisting of one provided with an annular channel Gohlluse, an inlet directed approximately tangentially to the ring canal, an outlet, a cross-section of the ring adapted, freely movable spherical recirculating body and one the UmlUufe des Recirculating body detecting detector,

Die bisher bekanntgewordenen Strömungsmesser der vorgenannten Art haben den Nachteil, daß sie bisher als Umlaufkörper eine Kugel aus magnetisierbarem Material verwendeten. Hieraus resultiert, daß die Messung außer durch Schwerkrafteinflusse auch noch durch Trllgheitskrilfte beeinträchtigt wird. Somit wird der Strömungsmesser auch je nach Einbaulage unterschiedliche Meßcharakteristiken erhal-' ten. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich verständlicherweise vor allem dann, wenn der Strömungsmesser Maschinenschwingungen ausgesetzt ao wird oder in ein Fahrzeug eingebaut ist.The previously known flow meters of the aforementioned type have the disadvantage that they previously used a ball made of magnetizable material as a circulating body. It follows that the measurement is affected not only by the effects of gravity but also by inertial forces. Thus, the flow meter will also have different measuring characteristics depending on the installation position. th. Understandably, particular difficulties arise especially when the flow meter Machine vibrations are exposed to or installed in a vehicle.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis des Erfinders, daß man die Strömungsgeschwindigkeit in einem Ringwirbel nur dann mit sehr großer Genauigkeit durch einen Umlaufkörper reproduzieren kann, wenn das Strömungsbild nicht durch Schwerkraft- und Trägheitskräfte gestört wird. Basierend auf dieser Erkenntnis ist ein Strömungsmesser der einleitend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufkörper aus einem Material besteht, welches im wesentlichen das gleiche spezifische Gewicht hat wie das zu messende Strömungsmittel.The present invention is based on the inventor's finding that one can determine the flow rate in a ring vortex only with very great accuracy through a circulating body can reproduce if the flow pattern is not disturbed by the forces of gravity and inertia will. Based on this knowledge, a flow meter of the type mentioned in the introduction is according to the invention characterized in that the circulating body consists of a material which is in the has essentially the same specific weight as the fluid to be measured.

Folgt man der erfindungsgemäßen Lehre, wird der Stromungsmesser völlig unempfindlich gegen Schwingungen und Beschleunigungen und er/.ugt auch selbst im Betrieb keinerlei Schwingungen und Laufgeräusche. Mil dem Strömungsmesser können auch sehr genau dynamische Verläufe gemessen werden, da der Umlaufkörper momentan jede neue Strömungsgeschwindigkeit des Strömuitgs..icJ.v.:.: annimmt, Zu erwähnen Is₁ ;··. ·,. '■■■'. ,! r nrak-If the teaching according to the invention is followed, the flow meter becomes completely insensitive to vibrations and accelerations and it does not generate any vibrations or running noises even during operation. With the flow meter, dynamic courses can also be measured very precisely, since the circulating body currently assumes every new flow velocity of the flow ...icJ.v.:.:, To be mentioned Is ₁ ; ··. · ,. '■■■'. ,! r nrak-

' ■..:,-.. ^! '■'.......„rper völlig reibungslos' ■ ..:, - .. ^! '■' ....... “rper completely smoothly

arbeitet, so daß sich eine längere Lebensdauer des Strömungsmessers ergibt.operates so that the flow meter has a longer life.

Da die Zahl der Umläufe de» Umlaufkörpers je Zeiteinheit ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit bzw. bei vorgegebenem Querschnitt und Druck ein Maß für die durchgesetzte Strömungsmenge r.t, kommt es darauf an, die Umlaufzahl zu erfassen, so Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, daß das Gehäuse mindestens in einem Teil des Ringkanals aus durchsichtigem Material besteht und zur Erzeugung elektrischer Impulse durch den Umlaufkörper an zwei gegenüberliegenden Stellen des Ringkanals eine Lichtquelle und eine Fotozelle angeordnet sind. Eine zweite Möglichkeit, aus dem Umlauf des Umlaufkörper elektrische Impulse zu gewinnen, liegt darin, daß man in an sich bekannter Weise ein nichtmagnetisches Gehäuse verwendet und an gegenüberliegenden Stellen des Ringkanals die linden eines Magnetkerns angreifen läßt, welcher als Impulsgeber eine Induktionswicklung trägt. Im letztgenannten Falle muß der Umlaufkörper einen magnelisierbaren Überzug tragen.Since the number of revolutions of the circulating body per unit of time is a measure of the flow velocity or, for a given cross-section and pressure, a measure of the flow rate r.t, it is important to record the number in circulation, so This can be done according to the invention in that the housing is at least in a part of the annular channel made of transparent material and for generating electrical impulses through the recirculating body A light source and a photocell are arranged at two opposite points of the ring channel are. A second possibility to get electrical impulses from the circulation of the circulating body win lies in the fact that a non-magnetic housing is used in a manner known per se and at opposite points of the ring channel the linden of a magnetic core can attack which carries an induction winding as a pulse generator. In the latter case, the circulating body must have a Wear a magnetizable cover.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulich« «!nd. Es üeigt ,Further details emerge from the following detailed description and the Drawing illustrating, for example, preferred embodiments of the invention. It is

Fig, 1 eine Draufsicht auf einen erflndungsgemllßen Strömungsmesser,Fig. 1 is a plan view of one according to the invention Flow meter,

FIg, 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie IMI der Flg. 1,FIG. 2 shows a cross section according to the section line IMI of FIG. 1,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte AusfUhrungsforni eines Strömungsmesser^Fig.3 is a plan view of a modified AusfUhrungsforni a flow meter ^

FI g, 4 einen Querschnitt gemllß der Schnittlinie IV-IV der F i g, 3 undFI g, 4 shows a cross section along the cutting line IV-IV of FIGS. 3 and

F i g, 5 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemllßen Strömungsmesser mit einem aus Lichtquelle und Fotozelle bestehenden Impulsgeber.Fig. 5 shows a cross section through a flow meter according to the invention with a light source and photocell existing pulse generator.

Das Gehilusc des in den Zeichnungen dargestellten Strömungsmessers besteht aus zwei Platten 1 und 2, die mit Hilfe von Schrauben 3 miteinander plan aufeinanderliegend verbunden sind. An Stelle der Schraubverbindung kann selbstverständlich auch eine Klebverbindung treten. Das Material der beiden Platten 1 und 2 richtet sich nach den nachfolgend noch näher zu beschreibenden, anzuschließenden Anzeigegeräten. So eignet sich als Werkstotl für die beiden Gehäuseplatten 1 und 2 Metal! oder Kunststoff, wobei letzterer gemäß der Ausfilhrungsform nach F i g. S mindestens teilweise durchsichtig ausgebildet ist.The housing of the flow meter shown in the drawings consists of two plates 1 and 2, which are connected to each other with the help of screws 3 lying flat on top of one another. Instead of A screw connection can of course also be an adhesive connection. The material of the two Plates 1 and 2 are based on those to be connected to be described in more detail below Display devices. So is suitable as a Werkstotl for the two housing plates 1 and 2 Metal! or plastic, the latter according to the embodiment according to FIG. S is at least partially transparent is.

An den einander gegenüberliegenden Innenflächen der beiden Platten I und 2 sind ringförmige Rinnen 4 bzw. 5 ausgebildet, die vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Wenn die beiden Platten 1 und 2 aufeinanderliegen, bilden die beiden Rinnen 4 und 5 einen Ringkanal 6 für einen Umlaufkörper?, bei dem es sich um eine Kugel oder aber auch, wie F i g. 3 zeigt, um einen Körper in Form eines Toroidabschnittes T handeln kann.On the opposing inner surfaces of the two plates I and 2, annular grooves 4 and 5 are formed, which preferably have a semicircular cross-section. When the two plates 1 and 2 lie on top of one another, the two grooves 4 and 5 form an annular channel 6 for a circulating body, which is a ball or, as shown in FIG. 3 shows a body in the form of a toroidal section T can act.

In einer der beiden Platten 1 und 2 befinden sich Anschlußbohrungen 8 und 9, über die das /u messende Strömungsmittel in den Ringkanal eingelassen wird und wieder abfließen kann. An die Bohrungen 8 und 9 schließen sich zweckmäßiger-..ise, wie in dtn Zeichnung··. -.1 gestellt, AnschlußsiUc'nA. 13 and Il an, die ais I η·.Γ» u?·.! Au 'aß n\ b??v^:"hnen sind. Die Bohrung 2 des F'ti! sscs lii ist etwa tangential auf die kreisförmig verlaufende Ringachse des Ringkanals 6 ausgerichtet. Die Bohrung 9 des Auslasses 11 liegt in Strömungsrichtung etwa 90° hinter dem Einlaß, sie ist aber tangential entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Ringkanal 6 angestellt, so daß ausreichend Bewegungsenergie in den Ringkanal 6 gelangt. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 und 4 ist der Auslaß 1Γ in der Mitte des Ringkanals 6 angeordnet und über einen Radialkanal 12 angeschlossen.In one of the two plates 1 and 2 there are connection bores 8 and 9, through which the fluid measuring / u is let into the annular channel and can flow away again. The holes 8 and 9 are more conveniently connected - .. ise, as in the German drawing ··. -.1 posed, connection siUc'nA. 13 and Il an, which ais I η · .Γ »u? ·.! Au 'ate n \ b ?? ^v: are "hnen The bore 2 of the F'ti sscs lii is aligned approximately tangentially to the circularly extending annular axis of the annular channel 6, the bore 9 of the outlet 11 is located in the flow direction approximately 90 ° behind.!. the inlet, but it is positioned tangentially opposite to the direction of flow in the ring channel 6, so that sufficient kinetic energy reaches the ring channel 6. In the embodiment according to FIGS Radial channel 12 connected.

Im Grunde kann der Ringkanal 6 einen beliebigen Querschnitt haben. Im Hinblick auf die Verwendung einer Kugel als Umlaufkörper 7 ist jedoch ein kreisförmiger Querschnitt vorzuziehen, zumal sich hierdurch die Bearbeitung des Gehäuses vereinfacht.In principle, the annular channel 6 can have any cross-section. In terms of use however, a circular cross-section is preferable to a ball as the circulating body 7, especially since this the machining of the housing is simplified.

Erprobungen des erfindungsgemäßen Strömungsmessers haben ergeben, daß die Umlaufzahl des Umlaufkörpers 7 in der Zeiteinheit der Strömungsgeschwindigkeit weitgehend proportional ist. Überraschenderweise konnte beispielsweise mit einem Gerät, etwa in der Größenordnung, die die Zeichnung zeigt, festgestellt werden, daß für einen Bereich von 1 l/h bis 15 l/h nur ein maximaler Meßfehler von 1,5 % entsteht.
Die Querschnittsfläche des Ringkanals 6 beträgtTests of the flow meter according to the invention have shown that the number of revolutions of the rotating body 7 in the unit of time is largely proportional to the flow rate. Surprisingly, for example, with a device of the order of magnitude shown in the drawing, it was possible to determine that for a range from 1 l / h to 15 l / h there was only a maximum measurement error of 1.5%.
The cross-sectional area of the ring channel 6 is

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etwa das 10- bis IStäche vom Querschnitt des EInlaßkanals 8. Entsprechend dem Druckgefäß im .Meßgerät kann die Iwhrung!» für den AuslaßU geringfügig grüßer dimensioniert werden, als die Bohrung 8 des Einlaßkanals 10,about 10 to 1 area from the cross section of the inlet port 8. According to the pressure vessel in the measuring device, the currency! » for the outlet U be dimensioned slightly larger than the bore 8 of the inlet channel 10,

Der Umlaufkörper besteht vorzugsweise aus Kunststoff, der im wesentlichen das gleiche spezifische Gewicht hat wie da* zu messende Strömungsmittel. Auf diese Weise vermindert sich die Reibung zwischen den Wttnden des Ringkanals 6 und der geringfügig kleiner dimensionierten Kugel 7 ganz erheblich, da praktisch die Kugel 7 in einem Schwebezustand gehalten wird. Dies hat auch zur Folge, daß der ürfindungsgcmliße Strömungsmesser lageunabhängig wird. - isThe circulating body is preferably made of plastic, which is essentially the same specific Weight has the fluid to be measured as there *. In this way the friction is reduced between the winds of the ring channel 6 and the slightly smaller sized ball 7 entirely considerable, since the ball 7 is practically held in a suspended state. This also has the consequence that the original flow meter is independent of the position will. - is

Zwischen den beiden Platten 1 und 2 1st, wie die Zeichnungen zeigen, ein Dichtungsring 13 angeordnet, der den Ringkanal 6 umgibt und in einer Ausnehmung in einer der beiden Platten 1 und 2 ruht.As the drawings show, a sealing ring 13 is arranged between the two plates 1 and 2, which surrounds the annular channel 6 and rests in a recess in one of the two plates 1 and 2.

Um die Umlaufzahl des Umlaufkörpers 7 meß- ao technisch auszuwerten, bieten sich vorzugsweise die beiden Anordnungen gemäß F i g. 5 und 6 an. Gemäß F i g. 5 bestehen die beiden Platten 1 und 2 des Gehäuses aus transparentem Kunststoff, beispielsweise Plexiglas. Genausogut könnte aber auch ein undurchsichtiges Gehäuse vorgesehen sein, welches lediglich in einem kleinen Abschnitt des Ringkanals 6 durchsichtig ausgebildet ist. An diesem durchsichtigen Bereich des Ringkanabo sind einander gegenüberliegend eine Lichtquelle 14 und eine Fotozelle IS angeordnet. Eine kleine Blende 21 verhindert, daß das Licht der Lichtquelle 14 auch außerhalb des kleinen Meßabschnittes die Fotozelle 15 erreichen kann. Es ist offensichtlich, daß bei jedem Umlauf der Kugel 7 der Lichtstrahl zwischen der Lu.liiquelle 14 und der Fotozelle 15 einmal unterbrochen wird, so daß die Fotozelle 15 intsprechende Impulse erzeugt, die mit Hilfe einer elektronischen Schaltung 16 in eine Meßsj. -nung umgewandelt werden können, die im Anzeigegerät 17 zur Aii/.tige «o fco.,.,. Ie nach dein Verwendungszweck ■ .^n i> Λ: . . i,,fecrät Π unmittelbar in Stii'-UiU·_ν.j- '· f·- digkeiten oder in Strömungsmengen je Zeiteinheit geeicht werden.In order to technically evaluate the number of revolutions of the recirculating body 7, preferably the two arrangements according to FIG. 5 and 6. According to FIG. 5, the two plates 1 and 2 of the housing are made of transparent plastic, for example plexiglass. However, an opaque housing could just as well be provided, which is designed to be transparent only in a small section of the annular channel 6. A light source 14 and a photocell IS are arranged opposite one another on this transparent area of the ring canopy. A small aperture 21 prevents the light from the light source 14 from reaching the photocell 15 outside the small measuring section. It is obvious that the light beam between the air source 14 and the photocell 15 is interrupted once with each revolution of the sphere 7, so that the photocell 15 generates corresponding pulses which, with the aid of an electronic circuit 16, are fed into a measuring device. -nung can be converted, which in the display device 17 to Aii / .tige «o fco.,.,. Ie according to your intended use ■. ^ N i> Λ:. . i ,, fecrats Π can be calibrated directly in Stii'-UiU · _ν .j- '· fluids or in flow rates per unit of time.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß der erfindungsgemäße Strömungsmesser vorzugsweise so eingebaut wird, daß sich der Einlaß oder Auslaß 11 an der am höchsten gelegenen Stelle befindet. Auf diese Weise wird bei der Messung von Strömungen in Flüssigkeiten eine Entlüftung des Strömungsmessers begünstigt. Der erfindungsgemäße Strömungsmesser ist für alle Arten von Flüssigkeiten und Gasen verwendbar. Gegenwärtig zeigen sich als bevorzugte Anwendungsgebiete die Verbrauchsmessung von Heizöl oder von Fahrzeugtreibstoffen. Finally it should be pointed out that the flow meter according to the invention is preferably is installed so that the inlet or outlet 11 is at the highest point is located. In this way, when measuring flows in liquids, a venting of the Flow meter favors. The flow meter according to the invention is for all types of liquids and gases can be used. At present, the preferred areas of application are measuring the consumption of heating oil or vehicle fuels.

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variiert werden, DeispiciswKiaw », «„.. be varied, DeispiciswKiaw »,« “..

im Ringkanal als Schwungrad wirkt und Zeiteinheit umlaufende Flüssigkeitsmenge größer als die verbrauchte Menge ist.acts as a flywheel in the ring channel and the amount of liquid circulating is greater than is the amount consumed.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Strömungsmesser für Flüssigkeiten und Gase, insbesondere zur Messung von kleinen Durchflußgeschwindigkeiten und -mengen, bestehend aus einem mit Ringkanal versehenen Gehäuse, einem etwa tangential zum Ringkanal gerichteten Einlaß, einem Auslaß, einem dem Ringquerschnitt angepaßten frei beweglichen kugelförmigen Umlaufkörper und einem die Umläufe des Umlaufkörpers erfassenden Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufkörper(7) aus einem Material besteht, welches im wesentlichen das gleiche spezifische Gewicht hat, wie chs zu me«ende Strömungsmittel.1. Flow meters for liquids and gases, especially for measuring small ones Flow rates and quantities, consisting of a housing provided with an annular channel, an inlet directed approximately tangentially to the annular channel, an outlet, and an annular cross-section adapted freely movable spherical recirculating body and one the circuits of the Recirculating body detecting detector, thereby characterized in that the circulating body (7) consists of a material which essentially has the same specific weight as the fluid to be measured. ?.. Strömung---.¹S-^r :.a>.». \^r> _; iurh 1. dadur'h gfckcntiZt'iJ.ni-. Nß;1f R^~kanai einer. 5.:ii«.!'3j ■ iT-.7e.iO '.- 'that.?.. Flow---. ¹ S- ^ r : .a>. ». \ ^r >_; iurh 1. dadur'h gfckcntiZt'iJ.ni-. Nß; 1f R ^ ~ kanai one. 5.:ii.! '3j ■ iT-.7e.iO' .- 'that. λ 5.'0...Ur: ρ nesser nach Anspruch 1 um ', dadurch ^c^iii.^c'c'-net, da« Oc 'Jiniai-.'.'jtuv/si au- Kunü'..'.-.Γί besieh'.λ 5.'0 ... Ur: ρ nesser according to claim 1 um ', thereby ^ c ^ iii. ^ c'c'-net, since «Oc 'Jiniai -.'. 'jtuv / si au- Kunü '..'.-. Γί look'. 4. Strömungsmesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei den Ringkanal (6) begrenzenden Gehäuseplatten (1, 2) ein den Ringkanal (6) umgebender Dichtungsring (13) angeordnet ist.4. Flow meter according to claim 1 to 3, characterized in that between two the Ring channel (6) delimiting housing plates (1, 2) a sealing ring surrounding the ring channel (6) (13) is arranged. 5. Strömungsmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2) mindestens in einem Teil des Ringkanals (6) au: durchsichtigem Material besteht und zur Erzeugung elektrischer Impulse durch den Umlaufkör per (7) an zwei gegenüberliegenden Stellen de; Ringkanals (6) eine Lichtquelle (14) und eint Fotozelle (IS) angeordnet sind.5. Flow meter according to claim 1 to 4, characterized in that the housing (1, 2) at least in part of the annular channel (6) consists of transparent material and for generating electrical pulses through the Umlaufkör by (7) at two opposite points de; Ring channel (6) a light source (14) and eint photocell (IS) are arranged. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings